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Article mis à jour le 18/02/20 par Susha Cheriyadath

La pyrolyse est un processus de décomposition chimique de matières organiques à des températures élevées en l’absence d’oxygène. Le processus se produit généralement à des températures supérieures à 430 ° C (800 ° F) et sous pression. Il implique simultanément le changement de phase physique et de composition chimique et est un processus irréversible. Le mot pyrolyse est dérivé des mots grecs « pyro » qui signifie feu et « lyse » qui signifie séparation.

La pyrolyse est couramment utilisée pour convertir des matières organiques en un résidu solide contenant des cendres et du carbone, de petites quantités de liquide et de gaz. La pyrolyse extrême, en revanche, donne du carbone comme résidu et le processus est appelé carbonisation. Contrairement à d’autres procédés à haute température comme l’hydrolyse et la combustion, la pyrolyse n’implique pas de réaction avec de l’eau, de l’oxygène ou d’autres réactifs. Cependant, comme il n’est pratiquement pas possible d’obtenir un environnement sans oxygène, une petite quantité d’oxydation se produit toujours dans tout système de pyrolyse.

Types de réactions de pyrolyse

Il existe trois types de réactions pyrolytiques différenciées par le temps de traitement et la température de la biomasse.

Pyrolyse lente

La pyrolyse lente se caractérise par de longs temps de séjour des solides et des gaz, des températures basses et des vitesses de chauffage de la biomasse lentes. Dans ce mode, les températures de chauffage varient de 0,1 à 2 ° C (32,18 à 35,6 ° F) par seconde et les températures dominantes sont de près de 500 ° C (932 ° F). Le temps de séjour du gaz peut être supérieur à cinq secondes et celui de la biomasse peut aller de quelques minutes à quelques jours.

Pendant la pyrolyse lente, le goudron et l’omble sont libérés comme produits principaux lorsque la biomasse est lentement dévolatilisée. Les réactions de repolymérisation / recombinaison se produisent après les réactions primaires.

Pyrolyse éclair

La pyrolyse éclair se produit à des vitesses de chauffage rapides et à des températures modérées entre 400 et 600 ° C (752 et 1112 ° F). Cependant, le temps de séjour de la vapeur de ce processus est inférieur à 2s. La pyrolyse éclair produit moins de quantités de gaz et de goudron par rapport à la pyrolyse lente.

Pyrolyse rapide

Ce procédé est principalement utilisé pour produire du bio-pétrole et du gaz. Au cours du processus, la biomasse est rapidement chauffée à des températures de 650 à 1000 ° C (1202 à 1832 ° F) en fonction de la quantité souhaitée de produits bio-pétroliers ou gaziers. L’omble est accumulé en grande quantité et doit être enlevé fréquemment.

Pyrolyse par micro-ondes

Il a été démontré que la pyrolyse rapide bénéficiait de l’utilisation du chauffage par micro-ondes. La biomasse absorbe généralement très bien le rayonnement micro-ondes, ce qui rend le chauffage du matériau très efficace – tout comme le chauffage par micro-ondes des aliments, il peut réduire le temps nécessaire pour initier les réactions de pyrolyse et réduit également considérablement l’énergie requise pour le processus. Étant donné que le chauffage par micro-ondes peut déclencher la pyrolyse à des températures globales beaucoup plus basses (parfois aussi basses que 200-300 ° C), il a été constaté que la bio-huile produite contient des concentrations plus élevées de produits chimiques plus thermiquement labiles et de plus grande valeur, suggérant que la bio-huile micro-ondes pourrait être utilisée en remplacement du pétrole brut comme matière première pour certains processus chimiques.

Les types de réacteurs de pyrolyse Utilisés dans l’industrie

Certains des réacteurs utilisés dans le procédé de pyrolyse comprennent les éléments suivants:

Les pyrolyseurs à lit fluidisé Bouillonnant

Les lits fluidisés sont généralement simples à construire et à concevoir par rapport aux autres types de réacteurs. Les pyrolyseurs à lit fluidisé bouillonnant ont une grande capacité de stockage de chaleur, un meilleur contrôle de la température, d’excellentes caractéristiques de transfert de chaleur et un meilleur contact gaz-solides. Dans ce pyrolyseur, le temps de séjour des vapeurs et des solides est contrôlé par le débit de gaz de fluidisation. Au cours de la réaction de pyrolyse, le char agit comme catalyseur dans les vapeurs de craquage. Le char est finalement collecté par des processus d’entraînement.

Les lits fluidisés circulants et les Lits Transportés

Les pyrolyseurs à lit fluidisé circulant ont des caractéristiques similaires à celles des pyrolyseurs à lit bouillonnant, à l’exclusion du fait que le temps de séjour des vapeurs et des char est plus rapide en raison de vitesses de gaz plus élevées. Ces pyrolyseurs ont un meilleur contact gaz-solide, une capacité de traitement élevée et un potentiel pour traiter des solides cohésifs qui pourraient autrement être assez durs pour se fluidifier dans des lits fluidisés bouillonnants.

Pyrolyseur ablatif

Le pyrolyseur ablatif, quant à lui, a été conçu pour que la chaleur transférée d’une paroi de réacteur chaude ramollisse la charge sous pression. De grosses particules de charge peuvent être pyrolysées dans ce pyrolyseur car les vitesses de réaction ne sont pas influencées par le transfert de chaleur via la particule de biomasse. Ces pyrolyseurs assurent un mouvement relatif élevé entre la paroi du réacteur et la particule et une pression élevée de la particule sur la paroi chaude du réacteur. Il évite le besoin de gaz inerte et donc son équipement de traitement est petit et le système de réaction est plus intense.

Quels sont les avantages de la pyrolyse ?

Les principaux avantages de la pyrolyse sont les suivants:

• C’est une technologie simple et peu coûteuse pour le traitement d’une grande variété de matières premières.
• Il réduit les déchets mis en décharge et les émissions de gaz à effet de serre.
• Il réduit le risque de pollution de l’eau.
• Il a le potentiel de réduire la dépendance du pays vis-à-vis des ressources énergétiques importées en produisant de l’énergie à partir des ressources nationales.
• La gestion des déchets à l’aide de la technologie de pyrolyse moderne est peu coûteuse que l’élimination dans les décharges.
• La construction d’une centrale de pyrolyse est un processus relativement rapide.
• Il crée plusieurs nouveaux emplois pour les personnes à faible revenu en fonction des quantités de déchets produites dans la région, ce qui procure des avantages pour la santé publique grâce au nettoyage des déchets.

Applications de la pyrolyse

Certaines des principales applications de la pyrolyse sont les suivantes:

• Il est largement utilisé dans l’industrie chimique pour produire du méthanol, du charbon actif, du charbon de bois et d’autres substances à partir du bois.
• Le gaz synthétique produit à partir de la conversion de déchets par pyrolyse peut être utilisé dans les turbines à gaz ou à vapeur pour produire de l’électricité.
• Un mélange de pierre, de terre, de céramique et de verre obtenu à partir de déchets pyrolytiques peut être utilisé comme matériau de construction – laitier de construction ou pour remplir les revêtements de couverture de décharge.
• Il joue un rôle majeur dans la datation au carbone 14 et la spectrométrie de masse.
• Il est également utilisé pour plusieurs procédures de cuisson comme la caramélisation, les grillades, la friture et la cuisson au four.